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Wissenschaftsfonds FWF

Retina-Implantate: Mikrochips bieten Chancen für Blinde

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wissenschaftler wollen mit einem speziellen Retina-Implantant Lichtsignale in elektrische Impulse umwandeln. Hilfreich sind spezielle Sehzell-Typen, die unterschiedlich auf bestimmte elektrische Signale reagieren.

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Mikrochips ins Auge implantieren ist heute Realität. Ihre (Seh-)Leistung zu optimieren, ist Thema eines aktuellen FWF-Projekts.
Mikrochips ins Auge implantieren ist heute Realität. Ihre (Seh-)Leistung zu optimieren, ist Thema eines aktuellen FWF-Projekts.
(Foto: Shawn Kelly, Boston Retinal Implant Project)

Chip-basierte Retina-Implantate erlauben bisher nur eine rudimentäre Wiederherstellung der visuellen Wahrnehmung. Eine Anpassung ihrer elektrischen Impulse könnte das aber ändern. Diesen Schluss lassen erste veröffentlichte Ergebnisse eines Projekts des Wissenschaftsfonds FWF zu. Diese zeigen, dass zwei spezielle Sehzell-Typen unterschiedlich auf bestimmte elektrische Signale reagieren – ein Effekt, der das Sehen von Hell-Dunkel-Kontrasten verbessern könnte.

Implantierte Mikrochips

Dabei sind sich die Forscher schon im Klaren, dass sie Blinde nicht richtig sehend machen können. Doch ist es bei bestimmten Erkrankungen möglich, ihnen mit Retina-Implantanten ein stark eingeschränktes Sehen zurückzugeben. Im Auge befinden sich Microchips, die Lichtsignale in elektrische Impulse umwandeln, um anschließend die Netzhaut zu stimulieren. Problem ist allerdings: Zelltypen, die in einem funktionsfähigen Auge unterschiedlich auf Lichtreize reagieren werden gleichmäßig stimuliert. Damit wird die Wahrnehmung von Kontrast stark vermindert.

Stimulation von Nervenzellen in der Retina

Die Wissenschaftler erhoffen sich durch spezielle elektrische Impulse die eine Zellart mehr als die andere zu stimulieren und so die Wahrnehmung von Kontrast zu steigern. Erste Ansätze dazu fand das Forscher-Team im Rahmen eines FWF-Projekts. Mit den Partnern Shelley Fried von der Harvard Medical School und Eberhard Zrenner von der Universitätsklinik Tübingen werden die simulierten Ergebnisse durch experimentelle Befunde unterstützt.

Simulieren und stimulieren

In einer ausgeklügelten Computersimulation zweier Zelltypen des Auges konnten die Wissenschaftler Spannendes entdecken. So zeigte sich, dass bei Auswahl spezieller elektrischer Impulse tatsächlich unterschiedliche biophysikalische Vorgänge in den beiden Zelltypen aktiviert werden konnten. Eine sogenannte monophasische Stimulation – bei der die elektrische Polarität des Signals vom Retina-Implantat nicht wechselte – führte bei einem Zelltyp zu einer deutlichen Depolarisierung.

Depolarisierung bedeutet, dass die in Zellen vorherrschende negative Ladung kurzfristig in eine positive übergeht. So werden Nervenimpulse weitergeleitet. In dem anderen Zelltyp war diese Ladungsumkehr deutlich schwächer. Zudem konnte das Team anhand der Simulation auch zeigen, dass die Konzentration an Kalzium in den beiden Zelltypen bis zu vierfach unterschiedlich auf ein monophasisches Signal reagierte.

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